公害防止管理者の過去問｜令和3年 大規模水質特論 問２  問題と解説

問題２

問題２の解答

正解は「３」です。

問題２の解説

この問題は、海の中で、物質（炭素・窒素など）がどのように形を変えながら循環しているかを、図で正しく理解できているかを問うものです。

ポイントは、「どの物質が、どんなしくみで、どの形に変わるのか」を、常識的な生物・化学の流れとして考えられるかどうかです。

解答に至るまでのステップ

ステップ1　まず「登場人物（物質）」の意味を整理する

はじめに、図に出てくる言葉を、とても簡単な言葉に言い換えます。

• 植物プランクトン
  → 光合成をする「海の植物」
• 動物プランクトン
  → 植物プランクトンなどを食べる「小さな動物」
• デトリタス
  → 死がい・フン・食べ残しなどの「ゴミのような有機物」
• 無機体炭素
  → 二酸化炭素などの「生き物ではない炭素」
• 栄養塩
  → 硝酸・リン酸など、植物が育つための栄養
• アンモニア・亜硝酸・硝酸
  → 窒素が形を変えたもの

ここで重要なのは、デトリタスは「生き物の残りかす（有機物）」であるという点です。

ステップ2　①・②・④・⑤が「自然な流れ」かを確認する

次に、それぞれの図が「実際の海で起きていそうか」を考えます。

• ①植物プランクトン → 動物プランクトン → デトリタス→ 食べる・フンや死がいになる
  👉 とても自然です。
• ②デトリタス → 分解 → 栄養塩
  👉 微生物が分解して栄養に戻す、自然な流れです。
• ④動物プランクトン → 呼吸 → 無機体炭素 → 大気と交換
  👉 呼吸でCO₂を出すので、正しいです。
• ⑤アンモニア → 亜硝酸 → 硝酸
  👉 硝化という、教科書通りの窒素循環です。

ここまでは、どれも「そうなるよね」と納得できます。

ステップ3　③の図を、じっくり考える

問題の③は、次の流れです。

無機体炭素 →（凝集）→ デトリタス →（沈降）→ 海底

ここで、少し立ち止まります。

無機体炭素とは、 二酸化炭素などの「気体・溶けた炭素」です。デトリタスとは、生き物の死がいやフンなどの「有機物のかたまり」です。ここで疑問が出ます。

生き物でもない二酸化炭素が、そのまま集まって、死がいのようなゴミになるでしょうか？

答えは なりません。デトリタスになるためには、必ず途中で植物プランクトンが光合成する、あるいは生き物の体の一部になるという 「生物のステップ」 が必要です。

しかし③では、

• 無機体炭素
• 生き物を通らず
• いきなりデトリタスになる

という流れになっています。

これは、「材料だけが勝手に集まって、生き物のゴミになる」と言っているのと同じで、海洋生態系モデルとして成り立ちません。したがって、③が誤りです。

問題のポイント

この問題で大切なのは、デトリタスは「生物活動の結果」でしか生まれないという一点です。

③は、「凝集」「沈降」という言葉がもっともらしく見えるため、「物理的に集まるならアリでは？」と迷いやすいのですが、凝集して沈むのは 粒子状有機物、無機体炭素は 溶けている形という違いを考えると、決定的におかしいことが分かります。